数据和能源是当今对话的主要话题。每天创建约3.5万亿字节（350万TB）的数据，约57%的公司将其机器和流程更改为更可持续的选择，不难理解为什么这两个词在当前跨行业、利基市场甚至学术领域的许多对话中占据了宝贵的空间。它们的相关性并不是它们唯一的共同点：关于管理我们每天创建的越来越多的数据是如何消耗能源的，因此需要自己的可持续方法，还有很多需要了解。
PUE 代表电源使用效率，它是一种指标，有助于了解数据中心如何消耗能源，并有助于识别任何可以随着时间的推移改善能源使用情况的机会。在本文中，我们将探讨 PUE 背后的主要概念、其组成部分，以及它在数据管理领域的重要性。
PUE 简介
PUE 是衡量专用数据中心能源效率的基本指标。该概念最早出现在 2007 年，当时绿色网格组织出版了《PUE：对指标的全面考察》一书，书中解释了什么是能源使用效率以及如何计算它。
当时，Web 2.0 才刚刚起步，数据空间才刚刚开始变得像今天这样复杂。随着时间的推移，收集数据变得越来越容易，但也出现了一个新的挑战：管理和存储所有这些信息，同时又不因执行这些任务所需的大量能源而损害我们生活的世界。这就是 PUE 的作用所在。
PUE 的组成部分
能源使用效率是设施消耗的总能源量与 IT 设备专门使用的能源量之间的比率。然而，要了解它所表明的内容，我们需要看看它的组成部分。
IT 设备功率
PUE 的这一组成部分关注数据中心内核心 IT 设备所消耗的功率，包括服务器、交换机、存储设备和网络基础设施。它包括数据处理、计算和传输所需的能量。
冷却基础设施功率
由于 IT 设备的运行强度，数据中心会产生大量热量。为了保持最佳温度并防止设备过热，需要使用冷却系统，例如计算机房空调 (CRAC) 装置、冷却器、风扇和泵。这些冷却机制所消耗的功率在整体 PUE 评估中起着至关重要的作用。
照明和其他电源
虽然单个照明设备和其他电气负载可能看起来微不足道，但它们的累计能耗会对整体PUE产生重大影响。该组件包括数据中心中的照明系统、安全设备和其他杂项电气设备所使用的电源。
不间断电源（UPS）损耗
UPS系统在公用事业中断期间提供备用电源，以确保不间断运行。然而，UPS单元本身在功率转换和调节过程中引入了低效率，导致功率损失。这些损失发生在电池充电、放电和维护期间，并计入PUE计算。
配电损耗
PUE的最后一个组成部分是指配电基础设施，包括变压器、开关设备、配电单元（PDU）和电缆。这些组件中的每一个都会产生电阻和相关的低效率，导致从公用事业电源到IT设备的电力传输过程中的电力损失。在计算PUE时会考虑这些损失。
如何计算 PUE？
用于计算用电量的公式（PUE = 总设施能耗/IT 设备能耗）考虑了两个因素：总设施能耗和 IT 设备能耗。
总设施能耗包括数据中心内所有耗电设备，如冷却系统、照明和非 IT 设备。另一方面，IT 设备能耗是指服务器、存储设备和网络设备所消耗的电量。通过计算这些数字，我们可以衡量数据中心的效率，并确定可以减少能源浪费的领域。因此，降低 PUE 是节约能源和使数据中心更环保的途径。
能源使用效率的好处
正如 H. James Harrington 明智地指出的那样：“测量是控制并最终实现改进的第一步。如果你无法测量某样东西，你就无法理解它。如果你无法理解它，你就无法控制它。如果你无法控制它，你就无法改进它。”能源使用效率为提高数据中心的可持续性奠定了坚实的基础。但是，数据中心在计算并改善 PUE 时可以获得哪些主要好处？
• 节省成本：通过采用节能做法，公司可以有效降低能源消耗。这不仅可以降低运营费用，而且从长远来看还可以节省大量成本。这些节省的资金可以分配给业务的其他关键领域，促进增长和创新。
• 环境可持续性：在数据中心采用效率措施与减少碳足迹密切相关。降低 PUE 可直接通过减少能源浪费来促进更可持续的环境。这符合企业可持续发展计划，并表明了对负责任的商业行为的承诺。
• 增强可靠性：高效的数据中心优先优化冷却系统和配电。这种细致的方法可确保关键基础设施保持稳定和正常运行，从而最大限度地降低停机风险。通过保持高可靠性，组织可以避免中断和相关损失，从而保护其运营和声誉。
• 容量优化：改进的 PUE 不仅可以减少能源浪费，还可以使组织充分利用其现有基础设施。通过最大限度地提高资源利用率，公司可以推迟昂贵的扩展或基础设施升级的需求。容量管理的这种灵活性可转化为显着的成本效率和更好的资源分配。
电源使用效率问题
在考虑用于评估数据中心能源效率的 PUE 指标时，重要的是要意识到潜在的挑战和缺点。虽然 PUE 可以提供有关能源利用率的宝贵见解，但它也存在一些应考虑的局限性。
• 重点：PUE 仅测量设施总功率与 IT 设备功率之比，不包括冷却和照明系统等其他耗能组件。这种狭隘的关注点可能会导致对能源效率的误导性表述，因为它无法捕捉数据中心内能源消耗的完整情况。
• 不准确：在计算 PUE 时，通常会估算各种数据中心组件的能耗值，这可能会导致不准确。
• 复杂性：获得精确的测量值需要强大的监控系统和专门的工具，而实施和维护这些系统的成本可能很高。随着时间的推移，获取准确的 PUE 值需要持续监控和细致的数据收集，这进一步增加了测量过程的复杂性。
• 成本：即使可持续解决方案从长远来看是一项明智的投资，但迈出实施节能技术的第一步也需要大量投资。
理想的 PUE 值是多少？
理想的 PUE 比率为 1.0，因为它表示消耗的每单位电力仅由 IT 设备使用。但实际上，由于设备效率不理想、冷却系统效率低下以及非 IT 设备的功率损耗等因素，大多数数据中心的 PUE 值都在 1.2 到 1.4 之间。
虽然现代数据中心利用最新技术和最佳实践来实现较低的 PUE 值，但基础设施较旧的设施在实现这一目标时可能会面临一些困难。
如何降低数据中心的 PUE
随着人们越来越意识到能源效率和可持续性在业务运营中的重要性，世界各地的中型和大型公司都在积极努力降低数据中心的电力使用效率。例如，微软“作为电力消耗大户，已经越来越意识到自身对能源网络的影响”，高级项目经理 Christoph Mazur 博士解释说，这促使微软致力于在其数据中心中采用创新的冷却系统。
降低 PUE 的 5 种创新策略
如果您的组织希望降低 PUE，以下是五个最佳实践：
1.实施高效的冷却技术
一个有效的步骤是利用先进的冷却技术，如冷热通道封闭、精密空调和气流管理。LinkedIn 位于俄勒冈州 Hilltop 的数据中心是如何实施水侧节能系统以达到低 PUE（1.06）的一个很好的例子。这项先进的技术与外部空气传感器相互作用，使数据中心能够利用该地区自然凉爽的气候实现高效且经济的冷却。
2.优化 IT 设备
用节能型号升级过时且低效的服务器、存储设备和网络设备至关重要。服务器虚拟化和整合等技术可以减少物理设备的数量，从而显著节省能源。例如，微软在实施服务器虚拟化和提高服务器利用率时，能源效率得到了显著提高。
3.改善配电和能耗
优化配电基础设施并实施高效的能源管理技术（如负载平衡和虚拟化）可以提高整体效率。这些措施可以提高能源效率、节省成本并减少对环境的影响。
4.战略性地调整温度
一些数据中心的运行温度低于建议的指导值，但可以逐步将温度提高到行业标准（如 ASHRAE）定义的安全范围内。
操作员可以调整其冷却系统（如 CRAC 或精密空调 (PAC) 装置）的温度设置，以略微提高温度设定值。
5.将数据中心设在北极或海底
将数据中心设在北极或水下可以显著降低电力使用效率。北极的自然寒冷气候提供了天然优势，可以实现自由冷却，从而减少对能源密集型冷却系统的依赖。遵循同样的动态，水下数据中心利用周围的水来高效散热，从而提高能源效率并降低 PUE。这些创新的地点利用自然的力量，使数据中心的运营更加可持续和环保。
作者：Antonella Gina Fleitas
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